Plan rozwoju: Projektowanie koncepcyjne rozwiazan kratownic i slupów
Plan rozwoju: Projektowanie koncepcyjne rozwiązań kratownic i słupów
SS050a-PL-EU
Plan rozwoju: Projektowanie koncepcyjne rozwiązań
kratownic i słupów
Ten dokument prezentuje ró\
ne zastosowania kratownic, oraz przykłady projektowania
koncepcyjnego kratownic i słupów dla budynków jednokondygnacyjnych.
Zawartość
1. Wprowadzenie 2
2. Kratownice 2
3. SÅ‚upy 6
4. Materiały z
ródłowe 8
Strona 1
Created on Sunday, June 06, 2010
This material is copyright - all rights reserved. Use of this document is subject to the terms and conditions of the Access Steel Licence Agreement
Plan rozwoju: Projektowanie koncepcyjne rozwiazan kratownic i slupów
Plan rozwoju: Projektowanie koncepcyjne rozwiązań kratownic i słupów
SS050a-PL-EU
1. Wprowadzenie
Kratownica mo\
e być zdefiniowana jako belka z otwartym środnikiem, tworzonym przez
trójkątne rozmieszczenie elementów liniowych. Typowe rozmieszczenie elementów w
kratownicy jest pokazane na Rysunek 1.1. To rozmieszczenie ma równoległe 'pasy'
(równowa\
ne krawÄ™\
nikom) i 'środnik' jest przewidziany z połączenia 'krzy\
ulców' i
'słupków' albo 'wieszaków' (pod kątem prostym do pasów). Jest wiele alternatywnych
rozmieszczeń kratownic: są ró\
ne rozmieszczenia krzy\
ulców; czasami są tylko same
elementy krzy\
ulcowe (bez słupków); czasami pasy nie są nawzajem do siebie równoległe.
A
B
C
D
Legenda A  Pas górny, B  Słupek lub wieszak, C  Krzy\
ulec, D  Pas dolny
Rysunek 1.1 Ró\
ne elementy kratownicy
2. Kratownice
Podstawową przewagą kratownicy w stosunku do innych rozwiązań jest to, \
e gdy jest dobrze
zaprojektowana daje silny, sztywny i stosunkowo lekki element. Często, ekonomiczne
aspekty określą czy jest wybrana kratownica czy belka stalowa dla konstrukcji dachu i tutaj
ma znaczenie rozpiętość i wielkość obcią\
enia. Oszczędności na masie stali dla kratownicy
w porównaniu z belką stalową stają się większe z większymi rozpiętościami i kiedy
oszczędności materiałowe są rekompensowane wy\
szymi kosztami wykonania. Podczas
wybierania między swobodnie podpartą kratownicą a swobodnie podpartą belkę walcowaną
na gorąco, zwykle kratownica jest najlepszym wyborem dla rozpiętości powy\
ej około 15 m.
Wiązar dachowy razem z przegubowymi słupami i pokrycie dachowe u\
ywane jako stÄ™\
enie
boczne dla rygli i jako tarczownica do przeniesienia sił od wiatru do stę\
enia połaciowego
poprzecznego jest ono często najekonomiczniejszym sposobem by ustabilizować otwarty stan
budynku. Kiedy jest konieczne zmniejszenie do minimum wysokości budynku albo trudności
w rozmieszczeniu pionowego stÄ™\
enia, powinny być uwzględnione ramy portalowe poniewa\

oni majÄ… ni\
szą wysokość konstrukcyjną z powodu innej redystrybucji momentu zginającego.
Czasami gdy jest potrzeba przeprowadzenia instalacji wentylacyjnej i rurociągów przez
środnik przyjęcie kratownicy jest rozwiązaniem korzystnym i warte rozwa\
anie.
2.1 Zastosowania
Głównie kratownic u\
ywa siÄ™ w wiÄ…zarach dachowych i stÄ™\
eniu wiatrowym, które tutaj jest
uwa\
ane jako kratownica, patrz Rysunek 2.1. Czasami jest te\
korzystne by u\
yć kratownic
dla wymian i słupów, tj. bardzo du\
ych słupów obcią\
onych przewa\
nie przez zginanie.
Strona 2
Created on Sunday, June 06, 2010
This material is copyright - all rights reserved. Use of this document is subject to the terms and conditions of the Access Steel Licence Agreement
Plan rozwoju: Projektowanie koncepcyjne rozwiazan kratownic i slupów
Plan rozwoju: Projektowanie koncepcyjne rozwiązań kratownic i słupów
SS050a-PL-EU
D B
C C
B
D
A B-B
D-D
C-C
Legenda:
A  Poziome stÄ™\
enie wiatrowe (tÄ™\
nik połaciowy poprzeczny) do u\
ycia ze słupami przegubowymi
B-B  WiÄ…zar dachowy
C-C i D-D  Pionowe stÄ™\
enia wiatrowe (stÄ™\
enia ścienne)
Rysunek 2.1 Kratownice
2.2 Projektowanie
Kratownica powinna być zaprojektowana taki, \
eby obciÄ…\
enia były przyło\
one przy
połączeniach, by otrzymać minimalne wielkości momentów zginających pasy. To znaczy, \
e
płatwie są ustawione nad węzłami pasa górnego a belki podsuwnicowe są powieszone w
węzłach pasa dolnego. W du\
ych elementach pasów małe obcią\
enia mogą być przyło\
one
między węzłami.
2.2.1 WiÄ…zary dachowe
Normalne rozpiętości dla budynków przemysłowych to 12  35 m. Wiązary dachowe są
produkowane w warsztacie i przewo\
one na teren budowy, w miarÄ™ mo\
ności w całe. Dłu\
sze
elementy mogą być podzielone na dwa albo więcej części i połączone razem na placu
budowy. W budynkach szerokich i je\
eli akceptowane są wewnętrzne słupy, korzystne jest
podzielenie budynku na dwie nawy. By uniknąć wewnętrznej rynny, który zawsze wią\
e siÄ™
z ryzykiem przeciekania, mo\
na utrzymać jedną kalenicę i u\
yć dwóch kratownic, patrz
Rysunek 2.2. Poniewa\
zwykle, wymagana wolna wysokość jest przy okapie, dostępna
wysokość pośrodku budynku jest du\
a, i mo\
e być wykorzystana dla kratownicy
podwiÄ…zarowej i mo\
e być opuszczony co drugi słup wewnętrzny.
Strona 3
Created on Sunday, June 06, 2010
This material is copyright - all rights reserved. Use of this document is subject to the terms and conditions of the Access Steel Licence Agreement
Plan rozwoju: Projektowanie koncepcyjne rozwiazan kratownic i slupów
Plan rozwoju: Projektowanie koncepcyjne rozwiązań kratownic i słupów
SS050a-PL-EU
B
b
c
h
b
b b
a a a
a
a
B
A B-B
Legenda
A  Wiązar dachowy a  słup
B-B  Kratownica podwiÄ…zarowa b  wiÄ…zar dachowy
h  Wysokość dostępna dla kratownicy podwiązarowej c  kratownica podwiązarowa
Rysunek 2.2 WiÄ…zar dachowy i kratownica podwiÄ…zarowa
Pochylenie dachu jest zwykle wybierane z przedziału 1:16 do 1:10, zale\
nie od rodzaju
pokrycia. Pochylenie mniejsze ni\
1:16 powinno być u\
ywane rozwa\
nie, poniewa\
ugięcie
zmniejsza nachylenie i je\
eli rzeczywista pochyłość dachu staje się zbyt mała, to mo\
e być
kłopot ze spływem wody i mo\
e być problemy z akumulacją wody (ponding). Najmniejsza
mo\
liwa pochyłość zale\
y od wielkości obcią\
enia śniegiem. Przybli\
one obliczenie
wysokości przekroju kratownicy trapezowej dla dachu o pochyleniu 1:16 to H = L/25  L/30
a dla pochylenia 1:10 to H = L/35 - L/40 , gdzie H jest wysokością przy podporze. Dla
kratownic o pasach równoległych ten stosunek jest w przybli\
eniu, H = L/20.
Na Rysunek 2.3 sÄ… pokazywane schematy zwykle u\
ywanych kratownic, gdzie (a) jest najczęściej
stosowaną kratownicą ze względu na proste szczegóły. Kratownica pokazana na Rysunek 2.3(b)
jest tego samego typu ale wzmocniona pionowymi słupkami dla większych rozpiętości.
Rysunek 2.3(c) pokazuje kratownicÄ™ ze wszystkimi krzy\
ulcami poddanymi rozciÄ…ganiu i
krótkimi słupkami przenoszącymi siły ściskające; umo\
liwia to u\
ycie krzy\
ulców o małych
przekrojach poprzecznych, a w rezultacie otrzymujemy ekonomiczny projekt.
(a) (b) ©
Rysunek 2.3 Typowe schematy kratownic
Ze względu na racjonalną produkcję, najbardziej opłacalne przekroje kratownic są
z ceowników albo kątowników, patrz Rysunek 2.4. Są firmy wyspecjalizowane w produkcji
tego typu wiązarów. Alternatywnym, często u\
ywanym przekrojem jest rura prostokÄ…tna
(RHS). Kiedy pasy sÄ… obciÄ…\
one między węzłami kratownicy i przenoszą momenty zginające,
najlepszym przekrojem mo\
e okazać się dwuteownik.
Strona 4
Created on Sunday, June 06, 2010
This material is copyright - all rights reserved. Use of this document is subject to the terms and conditions of the Access Steel Licence Agreement
Plan rozwoju: Projektowanie koncepcyjne rozwiazan kratownic i slupów
Plan rozwoju: Projektowanie koncepcyjne rozwiązań kratownic i słupów
SS050a-PL-EU
a
a
A a-a
b
b
B b-b
Legenda: A  Kratownica z przekrojami ceowymi, B  Kratownica z przekrojami z rury kwadratowej RHS
Rysunek 2.4 Wiązary z ró\
nymi przekrojami poprzecznymi
W tym typie budynków ugięcia są zwykle małym problemem. Dlatego często jest
ekonomiczne przyjąć stal gatunku co najmniej S355. Najczęściej są u\
ywane przekroje
gorÄ…cowalcowane, ale jest te\
mo\
liwe u\
ycie przekrojów zimnogiętych.
2.2.2 Monta\

WiÄ…zary dachowe sÄ… zwykle spawane na warsztacie i przewo\
one w całości. Gdy kratownica
jest większa ni\
mo\
liwa do dogodnego transportu w całości, jest ona wykonywana w kilku
częściach i części te łączy się razem na placu budowy. Kratownice do około 20 m długości
i do około 3,5 m wysokości mogą być łatwo przewiezione w większości europejskich krajów.
Dla kratownic o du\
ej rozpiętości jest wa\
ne, aby projekt obejmował stadium monta\
u. Np., je\
eli
kratownica jest podnoszona w całości, powinna być ona zaprojektowana tak, by niestę\
ona
przeniosła swój cię\
ar własny. Budynek mo\
e te\
wymagać tymczasowych stę\
eń  patrz SS048.
2.2.3 StÄ™\
enia wiatrowe
Poziome stÄ™\
enie wiatrowe w dachu (tÄ™\
nik połaciowy poprzeczny), pracuje jak belka
podparta przez tÄ™\
nik pionowy (ściany podłu\
nej). Ogólnie, płatwie są u\
ywane jako pasy,
a kratownica jest tworzona przez dodawanie krzy\
ulców.
Pionowe stÄ™\
enia wiatrowe są ustawione w liniach słupów i u\
ywają słupów jako pasów. By
zmniejszyć skutki zmian temperatury w długich budynkach, kratownice powinny być
ulokowane mo\
liwie blisko środka budynku. Zale\
nie od projektu, krzy\
ulce mogą być
przeznaczone do przenoszenia tylko rozciągania albo zarówno rozciągania i ściskania, patrz
Rysunek 2.5. Je\
eli odkształcenia nie są decydujące, projektowanie  cięgien jest
Strona 5
Created on Sunday, June 06, 2010
This material is copyright - all rights reserved. Use of this document is subject to the terms and conditions of the Access Steel Licence Agreement
Plan rozwoju: Projektowanie koncepcyjne rozwiazan kratownic i slupów
Plan rozwoju: Projektowanie koncepcyjne rozwiązań kratownic i słupów
SS050a-PL-EU
ekonomiczniejsze. Wybór przekroju poprzecznego jest robiony z ekonomicznego punktu
widzenia i dla elementów tylko rozciąganych, są u\
ywane pręty okrągłe, przekroje
kątownikowe lub ceownikowe. Dla elementów ściskanych właściwym wyborem jest rura
prostokątna (RHS). Jednak czasami wybór przekrojów dwuteowych H jest bardziej
ekonomiczny, z powodu łatwiejszego wykonania połączeń albo z powodu znacznych
momentów zginających od suwnicy. Stę\
anie jest zwykle umieszczane równo z pasem
ściskanym belki podsuwnicowej i pozioma siła od suwnicy wywołuje moment zginający
w stÄ™\
eniu. Takie krzy\
ulce sÄ… zwykle stÄ™\
ane ze względu na wyboczenie w słabszym
kierunku, jak pokazano na Rysunek 2.5(b).
1
(a) (c)
2
1 2
1
(d)
(b)
Legenda:
(a) StÄ™\
enie wiatrowe (tÄ™\
nik ściany podłu\
nej) poddany ściskaniu i rozciąganiu bez belki podsuwnicowej
(b) StÄ™\
enie wiatrowe (tÄ™\
nik ściany podłu\
nej) poddany ściskaniu i rozciąganiu z belką podsuwnicową
(c) StÄ™\
enie wiatrowe (tÄ™\
nik ściany podłu\
nej) poddany rozciÄ…ganiu bez belki podsuwnicowej
(d) StÄ™\
enie wiatrowe (tÄ™\
nik ściany podłu\
nej) poddany rozciÄ…ganiu z belkÄ… podsuwnicowÄ…
1 Opcjonalne stÄ™\
enia
2 Belka podsuwnicowa
Rysunek 2.5 Typowe rozmieszczenie stÄ™\
enia wiatrowego (tÄ™\
nika ściany podłu\
nej) w ścianie
3. SÅ‚upy
Oprócz funkcji przenoszenia pionowych obcią\
eń od śniegu, suwnicy itp., słupy w budynkach
przemysłowych muszą być zaprojektowane by przenieść zginanie spowodowane przez
obciÄ…\
enie wiatrem na zewnętrzne ściany konstrukcji i poziome obcią\
enia od suwnicy.
Poniewa\
poziome obciÄ…\
enia wywołują momenty zginające w słupach, najczęściej
stosowane sÄ… gorÄ…cowalcowane przekroje dwuteowe HEA. Tak\
e u\
ywane sÄ… przekroje
HEB-, IPE- i RHS, a dla większych budynków, są wybierane przekroje spawane typu H, albo
przekroje skrzynkowe a czasami kratownice. Ró\
ne typy słupów są pokazane na Rysunek 3.1.
Strona 6
Created on Sunday, June 06, 2010
This material is copyright - all rights reserved. Use of this document is subject to the terms and conditions of the Access Steel Licence Agreement
Plan rozwoju: Projektowanie koncepcyjne rozwiazan kratownic i slupów
Plan rozwoju: Projektowanie koncepcyjne rozwiązań kratownic i słupów
SS050a-PL-EU
A B C D E
Legenda: C HEA, HEB z podparciem dla belki podsuwnicowej
A RHS D Przekrój spawany z podparciem dla belki podsuwnicowej
B HEA, HEB, IPE E Kratowe z podparciem dla belki podsuwnicowej.
Rysunek 3.1 Ró\
ne typy słupów
3.1 Projektowanie
SÅ‚upy z rur kwadratowych RHS majÄ… du\
ą nośność na obcią\
enia pionowe, ale sÄ… mniej
ekonomiczne by przenosić obcią\
enia poziome. To sprawia, \
e sÄ… one przeznaczone jako
wewnętrzne słupy w halach bez suwnic. Dla zewnętrznych słupów w budynkach wysokich
z du\
ym obciÄ…\
eniem wiatrem i dla wewnętrznych słupów podpierających suwnice, lepszą
opcja są przekroje typu H, ze względu na ich lepszą nośność na zginanie w odniesieniu do
masy. Dwuteowniki IPE mogą być u\
ywane w niektórych przypadkach, ale są one smukłe
w słabej płaszczyz
nie i wymagają gęstszego rozstawu bocznych stę\
eń.
W większych budynkach przemysłowych z cię\
kimi suwnicami, sÄ… u\
ywane przekroje
spawane typu H albo przekroje RHS. W przypadku nieosiowego obciÄ…\
enia mogą być
u\
ywane przekroje niesymetryczne. Zmiana przekroju mo\
e być stosowana by osiągnąć
naturalną półkę dla belki podsuwnicowej. Słupy kratowe pokazane na Rysunek 3.1E są
jedynie u\
ywane w bardzo du\
ych budynkach z bardzo ciÄ™\
kimi suwnicami, np. w stalowni.
Strona 7
Created on Sunday, June 06, 2010
This material is copyright - all rights reserved. Use of this document is subject to the terms and conditions of the Access Steel Licence Agreement
Plan rozwoju: Projektowanie koncepcyjne rozwiazan kratownic i slupów
Plan rozwoju: Projektowanie koncepcyjne rozwiązań kratownic i słupów
SS050a-PL-EU
4. Materiały z
ródłowe
1 L. Cederfeldt, Hallbyggnader, SBI Publ. 53, Stålbyggnadsinstitutet, Stockholm 1977
Strona 8
Created on Sunday, June 06, 2010
This material is copyright - all rights reserved. Use of this document is subject to the terms and conditions of the Access Steel Licence Agreement
Plan rozwoju: Projektowanie koncepcyjne rozwiazan kratownic i slupów
Plan rozwoju: Projektowanie koncepcyjne rozwiązań kratownic i słupów
SS050a-PL-EU
Protokół jakości
TYTUA
ZASOBU Plan rozwoju: Projektowanie koncepcyjne rozwiązań kratownic i
słupów
Odniesienie(a)
ORYGINAA
DOKUMENTU
Nazwisko Instytucja Data
Stworzony przez Björn Uppfeldt SBI
Zawartość techniczna sprawdzona Bernt Johansson SBI
przez
Zawartość redakcyjna sprawdzona
przez
Techniczna zawartość zaaprobowana
przez następujących partnerów
STALE:
1. Wielka Brytania G W Owens SCI 23/5/06
2. Francja A Bureau CTICM 23/5/06
3. Szwecja B Uppfeldt SBI 23/5/06
4. Niemcy C Müller RWTH 23/5/06
5. Hiszpania J Chica Labein 23/5/06
Zasób zatwierdzony przez G W Owens SCI 14/7/06
Technicznego Koordynatora
DOKUMENT TA
UMACZONY
To Tłumaczenie wykonane i sprawdzone przez: Zdzisław Pisarek
Przetłumaczony zasób zatwierdzony B. Stankiewicz PRz
przez:
Strona 9
Created on Sunday, June 06, 2010
This material is copyright - all rights reserved. Use of this document is subject to the terms and conditions of the Access Steel Licence Agreement
Plan rozwoju: Projektowanie koncepcyjne rozwiazan kratownic i slupów
Plan rozwoju: Projektowanie koncepcyjne rozwiązań kratownic i słupów
SS050a-PL-EU
Informacje ramowe
Tytuł*
Plan rozwoju: Projektowanie koncepcyjne rozwiązań kratownic i słupów
Seria
Opis*
Ten dokument prezentuje ró\
ne zastosowania kratownic, oraz przykłady projektowania
koncepcyjnego kratownic i słupów dla budynków jednokondygnacyjnych.
Poziom Ekspertyza Praktyka
Dostępu*
Identyfikatory Nazwa pliku D:\ACCESS_STEEL_PL\SS\SS050a-PL-EU.doc
Format
Microsoft Office Word; 10 Stron; 588kb;
Kategoria* Typ zasobu
Plan rozwoju
Punkt widzenia
Architekt, in\
ynier, konstruktor
Przedmiot* Obszar zastosowań(a)
Budynki jednokondygnacyjne
Daty Data utworzona
29/05/2006
Data ostatniej
modyfikacji
Data sprawdzenia
Wa\
ny Od
Wa\
ny Do
Język(i)*
Polski
Kontakty Autor
Björn Uppfeldt, SBI
Sprawdzony przez
Bernt Johansson, SBI
Zatwierdzony przez
Redaktor
Ostatnio modyfikowany
przez
SÅ‚owa
Kratownice, słupy, projektowanie koncepcyjne
kluczowe*
Zobacz Te\
Odniesienie do
Eurokodu
Przykład(y)
obliczeniowe
Komentarz
Dyskusja
Inny
Omówienie Narodowa Przydatność Europe
Szczególne
Instrukcje
Strona 10
Created on Sunday, June 06, 2010
This material is copyright - all rights reserved. Use of this document is subject to the terms and conditions of the Access Steel Licence Agreement